【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及装备部件故障模拟，具体为一种模拟故障选取及注入方法。
技术介绍
1、武器装备在研究时，需要更加仔细全面的对武器装备的故障情况进行分析，为了能够降低武器装备的故障，在研究过程中，会对武器装备的故障进行模拟，便需要对模拟的故障进行选取和注入，而现有的模拟故障注入方法主要在现有模拟模型基础上加入故障注入功能构成，模拟故障注入方法虽然具有费用低廉，不需要任何特殊的硬件，对注入的故障可以精确地监控，注入故障模式多的优点；
2、但是目前的模拟故障注入方法的缺点也是很明显的，即如在没有有效的仿真器的情况下，开发工作量大，由于建立详细精准的仿真模型一般非常困难，导致仿真模型置信度低，不能捕获系统的真实行为，也不能说明真实系统的执行错误，考虑到当前模拟的故障注入方法的上述优缺点，需要通过模拟故障选取及注入方法来解决当前存在的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种模拟故障选取及注入方法，可以有效解决上述
技术介绍
中提出目前的模拟故障注入方法的缺点也是很明显的，即如在没有有效的仿真器的情况下，开发工作量大，由于建立详细精准的仿真模型一般非常困难，导致仿真模型置信度低，不能捕获系统的真实行为，也不能说明真实系统的执行错误的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种模拟故障选取及注入方法，依据装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率、维修层级的因素，进行故障的选取及注入，并确定故障的选取及注入方法，具体包括如下研究步骤：
3、步骤一、模拟
4、步骤二、模拟故障注入方法的研究；
5、步骤三、模拟故障注入案例的验证；
6、所述步骤一中，模拟故障选取方法的研究是指给出的模拟故障选取方法需充分考虑武器装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率、维修层级的因素，研究故障样本选取原则和方法；
7、所述步骤二中，模拟故障注入方法的研究是指给出各类典型故障模式的注入方法，至少包括硬件故障注入、软件故障注入两类故障注入方法，并对硬件故障注入、软件故障注入的方法及可注入的故障进行分析研究；
8、所述步骤三中，模拟故障注入案例的验证是指以某一种典型电子设备为对象，验证模拟故障注入方法的可行性。
9、根据上述技术方案，所述步骤一中，模拟故障应按一定的规则从试验故障样本库中抽取，需充分考虑武器装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率等因素，结合各测试性指标的内涵定义，分析研究相应指标验证的模拟故障选取方法；
10、具体的，针对故障检测覆盖率的验证，故障检测覆盖率定义为被试装备可检测的故障模式数占全部故障模式数的比例，通过对装备进行fema分析，分析结果应尽量包含被试装备所有的故障模式，使故障样本库分析的较为完善，则故障检测覆盖率指标验证所需的模拟故障模式应按等比例分配法，将故障样本量均匀分配到各组成单元的故障模式上；
11、针对故障检测率指标的验证，其内涵为被试装备发生的故障中被检测出来的故障数占发生的故障数的比例，由于装备各组成单元失效率不同，则在相同一段时间内，故障率高的单元发生故障的频次比故障率低的单元发生的故障频次高，因此，故障检测率指标验证所需的模拟故障模式应根据被试装备部件的故障率，按故障率比例进行故障模式抽取。
12、根据上述技术方案，所述步骤一中具体包括基于正态分布的故障样本选取方法、基于二项分布的故障样本选取方法和基于充分性度量准则的故障样本选取方法；
13、所述基于正态分布的故障样本选取方法是一种统计评估方法，考虑的因素为fdr/fir估计的精度或置信度，理论基础是bernoulli大数定律和中心极限定理，即当故障样本量足够大时，二项分布可以用正态分布来近似，且fdr/fir估计值的偏差近似服从正态分布；
14、该方法是以简单的正态分布区间估计公式为基础计算fdr/fir估计值的上限值和下限值及接收/拒收判据，在故障样本量分配方面，将uut逐层分解到可更换单元，然后根据可更换单元的故障率大小确定故障相对发生频数，将故障样本量按相对发生频数分配到各可更换单元件，得到各可更换单元进行试验的故障样本量分配值；
15、对每个可更换单元，根据故障样本量分配值的4倍数量确定故障模式集，然后按备选故障模式的相对发生频数，利用随机数来选择试验所用的故障模式，试验后采用正态分布置信限公式进行fdr/fir的接收/拒收判断；
16、在目前的标准中给出了基于正态分布假设的地空武器系统bit和外部检测设备的fdr/fir验证的故障样本量确定方法，该方法是以简单的正态分布分位点估计和fdr/fir估计值的允许偏差为基础计算故障样本量及接收/拒收判据，在确定故障样本量后，不需要进行故障样本量分配，直接从uut故障库中随机抽取故障模式构成故障样本集；
17、在确定故障样本量后，采用按故障率的分配方法将故障样本量分配到各可更换单元，然后随机抽取故障模式进行故障注入。
18、根据上述技术方案，所述基于二项分布的故障样本选取方法是将故障检测/隔离试验看作成败型试验，利用二项分布抽样特性函数，考虑fdr/fir的指标要求值、fdr/fir最低可接收值、承制方风险和使用方风险，确定故障样本量和允许的检测/隔离失败次数，即为抽样方案，也称标准抽样方案；
19、若只考虑使用方风险，确定的抽样方案称为极限质量抽样方案，同理也可只考虑承制方风险制定抽样方案，在故障样本量分配方面，将uut逐层分解到可更换单元，然后根据可更换单元的故障率大小确定故障相对发生频数，将故障样本量按相对发生频数分配到各可更换单元，得到各可更换单元进行试验的故障样本量分配值，也可直接从uut的故障模式库中随机抽取故障模式构成故障样本集，在试验结束后以故障检测/隔离失败次数作为接收/拒收的判据。
20、根据上述技术方案，所述基于充分性度量准则的故障样本选取方法是指基于度量理论分析建立了衡量故障样本集对uut故障模式集代表性的信息模型，该信息模型详细描述了结构模型、功能模型、测试模型、故障模型及其相互之间的复杂映射关系；
21、在信息模型基础上定义了故障模式等价集合等概念，并根据这些概念建立了通用形式的充分性定义，并进一步分析充分性的含义以及基本性质，根据装备的结构特性建立了结构覆盖充分性度量和准则，根据装备的功能特性建立功能覆盖充分性准则，根据装备的测试特性建立了测试覆盖充分性度量和准则，以及综合充分性度量和准则。
22、根据上述技术方案，所述步骤二中，模拟故障注入方法的研究常采用的方式包括硬件故障注入和软件故障注入两种方式，硬件故障注入主要通过改变被试装备组成单元的硬件状态，软件故障注入主要是通过改变被试装备执行软件的运行状态，使其表征状态与某硬件发生故障后的状态一致来实现故障的模拟与注入；
23、硬件故障注入又可针对注入的层级进行划分，针对电子产品，硬件故障注入可分别在元器件级、电路板级或设备级进行故障模拟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：依据装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率、维修层级的因素，进行故障的选取及注入，并确定故障的选取及注入方法，具体包括如下研究步骤：
2.根据权利要求1所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤一中，模拟故障应按一定的规则从试验故障样本库中抽取，需充分考虑武器装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率等因素，结合各测试性指标的内涵定义，分析研究相应指标验证的模拟故障选取方法；
3.根据权利要求2所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤一中具体包括基于正态分布的故障样本选取方法、基于二项分布的故障样本选取方法和基于充分性度量准则的故障样本选取方法；
4.根据权利要求3所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述基于二项分布的故障样本选取方法是将故障检测/隔离试验看作成败型试验，利用二项分布抽样特性函数，考虑FDR/FIR的指标要求值、FDR/FIR最低可接收值、承制方风险和使用方风险，确定故障样本量和允许的检测/隔离失败次数，即为抽样方案，也称标准抽样方案；
5.
6.根据权利要求1所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤二中，模拟故障注入方法的研究常采用的方式包括硬件故障注入和软件故障注入两种方式，硬件故障注入主要通过改变被试装备组成单元的硬件状态，软件故障注入主要是通过改变被试装备执行软件的运行状态，使其表征状态与某硬件发生故障后的状态一致来实现故障的模拟与注入；
7.根据权利要求6所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：在步骤二中，模拟故障注入方法是指在系统的仿真模型中插入故障注入单元来实现故障注入，这种方法通常应用于设计周期的前期阶段，即系统物理样机建立之前，模拟故障注入工具一般采用VHDL生成；
8.根据权利要求1所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：在步骤2中，为了检验装备测试性水平是否达到规定的要求，识别测试性设计的缺陷和薄弱环节，需要对装备开展测试性指标检验评估，具体检测评估步骤如下：
9.根据权利要求1所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤三中，模拟故障注入案例的验证主要是验证模拟故障选取与注入方法的有效性，验证选取的电子设备产品为某型导弹发射车发控分系统；
10.根据权利要求9所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：在步骤三中，测试性验证试验工作的主要步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：依据装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率、维修层级的因素，进行故障的选取及注入，并确定故障的选取及注入方法，具体包括如下研究步骤：
2.根据权利要求1所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤一中，模拟故障应按一定的规则从试验故障样本库中抽取，需充分考虑武器装备部件的故障率、故障模式、检测覆盖率等因素，结合各测试性指标的内涵定义，分析研究相应指标验证的模拟故障选取方法；
3.根据权利要求2所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述步骤一中具体包括基于正态分布的故障样本选取方法、基于二项分布的故障样本选取方法和基于充分性度量准则的故障样本选取方法；
4.根据权利要求3所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述基于二项分布的故障样本选取方法是将故障检测/隔离试验看作成败型试验，利用二项分布抽样特性函数，考虑fdr/fir的指标要求值、fdr/fir最低可接收值、承制方风险和使用方风险，确定故障样本量和允许的检测/隔离失败次数，即为抽样方案，也称标准抽样方案；
5.根据权利要求3所述的一种模拟故障选取及注入方法，其特征在于：所述基于充分性度量准则的故障样本选取方法是指基于度量理论分析建立了衡量故障样本集对uut故障模式集代表性的信息模型，该信息模型详细描述了结构模型、功...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓飞，鲍黎涛，姚运志，李建平，王尤颜，李萌萌，高飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八六三部队，
类型：发明
国别省市：
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